Die Systemtheorie ist ein interdisziplinäres Erkenntnismodell zur Definition, Analyse und Be-schreibung von verschiedensten Systemen. Es gibt keine einheitliche Systemtheorie welche von einer eindeutigen Literaturstelle abzuleiten wäre. WissenschaftlerInnen aus verschie-densten Disziplinen definieren Systemtheorien, um Vorgänge aus dem eigenen Beobach-tungsbereich erklären zu können.
Grundsätzlich sind Systeme nicht reale Gegenstände sondern ein Beschreibungsansatz für Realität (Heizinger, 1995). System bedeutet dabei die Zusammengehörigkeit von Phänome-nen und Einflussfaktoren aus einer ganz bestimmten Sichtweise heraus. Die Zusammenge-hörigkeit der entsprechenden Systemelemente ist dabei primär eine aus der Sicht der jewei-ligen BetrachterInnen im Hinblick auf den Sinn der Untersuchung zweckmäßige Definition.
Systeme sind daher immer an die menschliche Wahrnehmung von (komplexen) Sachverhal-ten gebunden. Systeme (und die von ihnen abgeleiteSachverhal-ten Modelle) sind daher etwas grund-sätzlich „Neues“, vorher nicht in der Realität vorhandenes. Die für diese Arbeit wesentlichen Eigenschaften von Systemen sind
• ihre „Ganzheit“, die im Gegensatz zur linearen Ursache-Wirkungslogik mechanis-tisch/reduktionistischer Herangehensweisen an Realität steht; in der Systembetrachtung geht man immer vom Ganzen zum Einzelnen, das Verständnis der Wechselbeziehungen zwischen den Systemelementen hat eindeutig Vorrang vor der reduktionistischen Detail-beschreibung der einzelnen Elemente.
• ihre Offenheit, d.h. ihr Austausch mit der Mitwelt; Systeme sind damit Ganzheiten, die im Austausch mit sich selbst und ihrer Mitwelt stehen und deren innere Interaktionen nicht autonom sondern stets an einem Ziel des gesamten Systems ausgerichtet sind (Röpke, 1977);
• die Emanenz, also die Eigenschaft, dass aus der Interaktion innerhalb der Systeme (und mit ihren Mitwelten) neue, nicht aus den Eigenschaften und Verhalten der einzelnen Sys-temelemente erklärbare Verhalten des Ganzen resultieren.
Die Systemtheorie stellt damit einen grundsätzlichen Rahmen zur Beschreibung und Analyse des Gesamtsystems Raumplanung-Energie-Planung dar. Dieser theoretische Rahmen muss allerdings zu sinnvollen Modellen ausgebaut werden, will man schlussendlich zu realisierba-ren Handlungsanweisungen gelangen. Dazu sind weitere methodische Rahmen, insbeson-dere die Kybernetik als Bindeglied zwischen Systemdefinition und Modellerstellung, notwen-dig.
2.1.1 Kybernetik
Ludwig von Bertalanffy (Bertalanffy, 1950) definierte eine Systemtheorie in seinem Interes-sensbereich der Biologie, um das offene System der Natur mit ihren vielen Einflussgrößen besser beschreiben zu können. Aus der anfänglichen Beschreibung vom Verhalten
komple-xer Systeme entwickelte sich die Kybernetik, welche sich mit der Steuerung und Regulation komplexer Systeme beschäftigt.
Im Gegensatz zu Bertalanffy verwendet Norbert Wiener (Wiener, 1948) die Systemtheorie im Bereich der Regelungstechnik. Wiener beschäftigte sich während des zweiten Weltkrieges mit Geräten zur Steuerung von Flugabwehrgeschützen. Er entwickelte Ansätze zur Progno-setheorie, die auf Zeitreihen basierte. Für die Steuerung der Geschütze verwendete Wiener rückgekoppelte Systeme. Sein Zugang war in diesem Fall nicht rein auf mathematischer Ebene, weil er erkannte, dass es eine Verbindung zu allgemein willensgesteuerten Handeln im Zusammenhang mit rückgekoppelten Systemen gibt. Wiener veröffentlichte seine Gedan-ken zur Kommunikation und Steuerung unter dem Titel Kybernetik. Diesen Begriff leitete er aus dem griechischen kybernétes, der Steuermann, ab. Auf der Webseite der Gesellschaft für Kybernetik (www.gesellschaft-fuer-kybernetik.org) findet sich folgende Begriffserklärung:
„Der Begriff Kybernetik wird in Übereinstimmung mit Hermann Schmidt (1941) und Norbert Wiener (1948) nicht auf die Theorie und Technik der Regelung beschränkt verstanden, son-dern als Beschäftigung mit der Übertragung und Verarbeitung von Information unter Ver-wendung analytischer, modellierender, messender und kalkülisierender Methoden zum Zwe-cke von Prognosen (A. Comte) und Objektivationen (H. Schmidt). Dabei kann Verarbeitung und raumzeitliche Übertragung von Information (A) in und zwischen Subjekten (Anthropoky-bernetik) oder auf der (B) biologischen Ebene (Bioky(Anthropoky-bernetik) oder auch (C) in Maschinen (Konstruktkybernetik) erfolgen, aber auch (D) als vom Seinsbereich unabhängige Struktur betrachtet werden (allgemeine Kybernetik).“
In der Kybernetik geht es unter anderem um externe Einflussgrößen und wie diese in einem System positive oder negative Rückkopplungseffekte hervorrufen können. Damit ist es mög-lich das ganze System zu stabilisieren bzw. zu destabilisieren. So wäre im Beispiel einer Zelle ein positiver Rückkopplungseffekt eine externe Störgröße, welche zu unkontrolliertem Wachstum führen und somit ein Geschwür entstehen lassen kann.
Dieses Beispiel einer Zelle stammt aus dem Bereich der Biologischen Kybernetik, bei der sich Wissenschaftler mit den Steuerungs- und Regelungsvorgängen in Ökosystemen und Organismen beschäftigen. In diesem Anwendungsbereich der Kybernetik hat Vester (Vester, 2007) sogenannte acht Grundregeln der biologischen Kybernetik definiert:
1. Negative Rückkopplung muss über positive Rückkopplung dominieren.
2. Die Systemfunktion muss vom quantitativen Wachstum unabhängig sein.
3. Das System muss funktionsorientiert und nicht produktorientiert arbeiten.
4. Nutzung vorhandener Kräfte nach dem Jiu-Jitsu-Prinzip statt Bekämpfung nach der Bo-xer-Methode.
5. Mehrfachnutzung von Produkten, Funktionen und Organisationsstrukturen.
6. Recycling: Nutzung von Kreisprozessen zur Abfall- und Abwasserverwertung.
7. Symbiose: Gegenseitige Nutzung von Verschiedenartigkeit durch Verbindung und Aus-tausch.
8. Biologisches Design von Produkten, Verfahren und Organisationsformen durch Feed-back-Planung.
Die Auswirkungen von Rückkopplungseffekten kann auf Systeme anderer Art umgelegt wer-den. Zum Beispiel im Sinne einer wirtschaftlichen Analyse, wie sie im Buch „Die Grenzen des Wachstums“ von Dennis Meadows (Meadows, 1972) angewandt wird.
Heutzutage etabliert sich die Kybernetik immer mehr in den Wirtschaftswissenschaften. Hier wird sie vorwiegend im Bereich der evolutionären Unternehmenstheorie widergespiegelt.
2.1.2 Anwendungen von Systemtheorie in raumbezogener Forschung
Die Anwendung der Systemtheorie auf komplexe Fragestellungen mit explizitem Raumbezug hat bereits eine längere Tradition, die darauf hindeutet, dass insbesondere gesellschaftliche Vorgänge im Raum einen Grad an Komplexität aufweisen, der den Einsatz der Systemtheo-rie rechtfertigt. Einige Beispiele aus der jüngeren Vergangenheit sollen dies darstellen:
• Bereits 1983 setzt sich Vester (Vester, 1983) mit der Entwicklung von Ballungsräumen mit Hilfe systemtheoretischer Ansätze auseinander.
• Lippuner (2005) widmet sich in seiner Arbeit Raum, Systeme, Praktiken dem Verhältnis von Wissenschaft und Alltag im Bezug auf Sozialgeographie. Hierfür baut er in seine Be-trachtungen sowohl die Systemtheorie Luhmanns als auch Bourdieus Theorie der Praxis nach Grundlagen für eine sozialwissenschaftliche Geographie ein.
• Das ÖAR (2002) nutzt systemtheoretische Ansätze um den komplexen Themenkreis der Regionalentwicklung beschreibbar zu machen. Aus der Systemanalyse heraus werden hier Instrumente zur Förderung und Lenkung eigenständiger Regionalentwicklungspro-zesse abgeleitet.
2.1.3 Systemtheorie im Bezug auf PlanVision
Der systemtheoretische Ansatz wurde im Projekt PlanVision vorerst dazu benutzt, um be-stimmende Faktoren der Raumordnung und der Energieversorgung miteinander in Bezie-hung zu setzen. Dies geschah in offenen Diskussionsrunden, an denen ExpertInnen des Projektteams aus den Bereichen der Sozial- und Rechtswissenschaften, der Volkswirtschaft, der Raumplanung, der Ingenieurwissenschaften und der Verkehrsforschung teilnahmen.
Diese Diskussionen wurden in mind-maps (nach Buzan, 2005) visualisiert und später im Hinblick auf wesentliche Kriterien analysiert. Das Ergebnis dieser ersten Systemdefinition waren 34 Einzelkriterien aus den Bereichen Energieplanung und Raumordnung, die von den ExpertInnen als wichtige Systemelemente eines umfassenden Raum-Energie-Planungs-systems erkannt wurden.
Die mind-maps stellen zwar eine qualitative Verknüpfung einzelner Einflussfaktoren eines Systems dar, sie sind für sich aber keine ausreichende Basis für ein Modell aus dem Hand-lungsoptionen abgeleitet werden können. Um dies zu erreichen, müssen die Wechselwirkun-gen zwischen den einzelnen Systemelementen weiter analysiert werden. Die Zielsetzung dieser tiefer führenden Analyse ist dabei insbesondere die Identifikation jener Systemele-mente, die entscheidend zur Lenkung des Systems Raum-Energie-Planung sind. Der Zugriff
auf diese Elemente erlaubt Raumentwicklung und Energieplanung auf eine umfassende Zielsetzung hin auszurichten. Handlungsoptionen für EntscheidungsträgerInnen müssen daher auf diese privilegierten Einflussfaktoren und Kriterien hin entwickelt werden.
Die Systemanalyse kennt eine Reihe von Hilfsinstrumenten, um Wechselbeziehungen inner-halb von Systemen ihrer Qualität nach zu bewerten. Die meisten dieser Hilfsmittel nehmen die Form von Matrizen an. Die Raumordnung und Landschaftsplanung wendet aus der Sys-temtheorie häufig die ökologische Wirkungsanalyse in Form von Verflechtungsmatrizen un-terschiedlicher Ausprägung an (Fürst und Scholles, 2008):
• Empfindlichkeitsmatrix
Die Empfindlichkeitsmatrix wurde von Schemel (1979) entwickelt und listet Konfliktmo-mente auf, die Raumtypen zugeordnet werden. Diese Methode ermöglicht eine rasche Kennzeichnung wichtiger Empfindlichkeiten eines Landschaftsauschnittes gegenüber un-terschiedlicher Nutzungsarten sowie Nutzungsintensitäten. Verallgemeinert stellt Sche-mel (1979) die Verflechtungsmatrix als eine Kreuztabelle dar, die grundsätzliche Bezie-hungen oder Konfliktmomente auflistet.
• Konfliktmatrix
Mit Hilfe der Konfliktmatrix werden negative Auswirkungen von Maßnahmen auf die Um-welt dargestellt. Nach Kiemstedt (1971) und Bierhals et al. (1974) zeigt die Konfliktmatrix das Verhältnis zwischen Verursacher und Wirkung, die Verkettung von Wirkung und Fol-gewirkung, die Verknüpfung von Verursacher und Betroffenen sowie den Zusammen-hang von Wirkung und Betroffenen. Aus diesem Grund wird innerhalb der Systemtheorie dieser Typ von Verflechtungsmatrix auch als „Verursacher – Wirkung – Betroffener - Mat-rix“ bezeichnet. Die Matrix wird als Checkliste verwendet da sie die zu erwartenden Aus-wirkungen und potentiellen Konfliktfelder aufzeigt.
2.1.4 Papiercomputer nach Vester
Für die vorliegende Aufgabe der Identifikation von privilegierten Steuerelementen sind diese Matrizen jedoch nicht geeignet. Daher wird hier auf eine Vernetzungsmatrix (Papiercompu-ter) nach Vester (1976, 1980, 2007) zurückgegriffen und zur Vermeidung von Kritikpunkten an der Methode adaptiert, um die Rolle der einzelnen Elemente (Kriterien) im System zu identifizieren und sichtbar zu machen. Frederic Vester (1976, 1980, 2007) stellte den Papier-computer als Verfahren vor, um grundlegende Einblicke in komplexe Systeme zu gewinnen und diese zu systematisieren. Diese Methode ist relativ offen und einfach durchzuführen und das Ziel sind direkt quantifizierbare Aussagen über den strukturellen Aufbau eines Systems.
Diese Zielsetzung deckt sich vollständig mit der Zielsetzung jene Elemente des Systems Raum-Energie-Planung zu identifizieren, die sich als Steuerelemente zur Erreichung nach-haltiger Entwicklung eignen.
Frederic Vester veröffentlichte die Vernetzungsmatrix unter dem Begriff Papiercomputer im Jahr 1970 als Arbeitshilfe und Ideenprüfstand zum vernetzten Denken. Ein empirisches Bei-spiel wurde weiters im Buch „Unsere Städte sollen leben“ (Vester, 1970) veröffentlicht. Durch die Studie „Ballungsgebiete in der Krise“ (Vester, 1976) wurde die Vernetzungsmatrix als
systemtheoretische Methode anerkannt und in verschiedenste Systemmodelle (zum Beispiel in das Sensitivitätsmodell) integriert. Dennoch wird der Papiercomputer auch als eigenes Werkzeug des vernetzten Denkens in vielen Bereichen wie etwa der Landschafts-ökologie, im strategischen Management, bei Umweltverträglichkeitsprüfungen oder in Planungsstäben angewandt.
Der Papiercomputer hat die Form einer Einflussmatrix, um die Wirkung aller Einflussgrößen (Elemente) auf alle anderen Elemente zu hinterfragen. Die Methodik schlägt vor, dass die Abschätzung der Einflussstärken von mehreren Arbeitsgruppen parallel und manuell durch-geführt wird. Die Stärke der Wirkung jeder einzelner Variable auf jede andere Variable wird abgeschätzt und mittels eines Rating-Verfahrens bestimmt – beispielsweise von 0 (keine Wirkung) bis 4 (starke Wirkung) (Vester, 2002). Im Papiercomputer werden vier Schlüssel-elemente des Systems identifiziert:
• aktive Elemente: Dieses Element beeinflusst andere Elemente sehr stark, wird selbst aber wenig beeinflusst.
• passive Elemente: beeinflussen andere Elemente wenig, werden aber selbst sehr stark beeinflusst.
• kritische Elemente: Dieses Element wird von den anderen sehr stark beeinflusst und be-einflusst auch selbst andere Elemente stark.
• puffernde Elemente: beeinflussen andere Elemente wenig und werden auch nur schwach von anderen beeinflusst.
Aus den unterschiedlichen Rollen, welche die Elemente annehmen, lässt sich ablesen, wo das System seine kritischen Punkte hat, welche Faktoren sich als Hebel eignen und in wel-che man besser nicht eingreift. Als privilegierte Steuerelemente kommen dabei insbesondere aktive Elemente in Frage. Gelingt es daher aktive Elemente im System Raum-Energie-Planung zu identifizieren, so können auch Handlungsoptionen abgeleitet werden, mit denen diese Elemente beeinflusst werden können. Dies ist schließlich das Ziel der vorliegenden Studie.
Ausgangspunkt ist eine symmetrische Matrix, welche alle Elemente, d.h. aus der Diskussion der ExpertInnen identifizierte Einflussfaktoren im System Raum-Energie-Planung, in den Zeilen und Spalten enthält. Die Matrix ist so aufgebaut, dass die Elemente in den Zeilen auf die Elemente in den Spalten wirken. Um die Rolle des Elements im System zu bestimmen werden die Aktiv- und Passivsummen aus der Einflussmatrix herangezogen. Die Zeilen-summe bezeichnet die AktivZeilen-summe (AS) und diese ermöglicht eine Aussage darüber, wie stark das Element auf den Rest des Systems wirkt. Die Spaltensumme steht für die Passiv-summe (PS) und gibt Auskunft darüber wie empfindlich das Element auf Veränderungen des Systems reagiert. Um Fragen nach Steuerungsmöglichkeiten, aktiven und passiven Elemen-ten sowie puffernden und kritischen zu beantworElemen-ten sind weitere Rechenoperationen not-wendig nämlich die Bildung des Produkts (AS + PS) sowie des Quotienten (AS / PS).
Aktive Elemente zeichnen sich durch einen hohen Quotienten aus, wohingegen passive Elemente die niedrigsten Quotienten aufweisen. Kritische Elemente sind jene mit den höch-sten Produktzahlen und puffernde Elemente weisen geringe Produktzahlen auf. Die hier an-gesprochene Rolle des Systems ist auch sehr übersichtlich in einer zweidimensionalen Gra-fik darstellbar. Die Position des einzelnen Elements zwischen den vier Schlüsselrollen (aktiv, passiv, kritisch und puffernd) ist gut zu erkennen.
Die Stärke dieses Ansatzes liegt im Aufzeigen von Möglichkeiten zur Gestaltung und Hand-habung des Systems um gegenüber äußeren Einflüssen und Ereignissen möglichst sensibel und stabilisierend reagieren zu können. Weiters lassen sich Reaktionen des Systems auf unerwartete Ereignisse antizipieren.
2.1.5 Modifikation des Papiercomputers nach Vester für PlanVision
Die Vernetzungsmatrix von Frederic Vester ist grundsätzlich eine adäquate Methode um ein Gesamtsystem zu betrachten und die Rollen sowie die Wirkung einzelner Elemente zu be-stimmen und sie eignet sich somit zur Erstellung eines Kriterienkatalogs zur Analyse der Wechselbeziehungen zwischen Raumplanung und Energieversorgung. Dennoch ist die Me-thode nicht kritikfrei. Ein Kritikpunkt liegt beispielsweise in der Bildung der Aktiv- und Passiv-summen sowie den daraus berechneten Produkten und Quotienten, da diese ordinal skaliert sind. Durch die Rechenoperationen werden die ordinal skalierten Zahlen als metrisch ange-nommen (Bortz, 2005).
Zu Beginn war die Kriterienmatrix im PlanVision-Projekt nicht symmetrisch und gliederte sich in 22 Planungskriterien und 27 Wirkungsparameter. Weiters wurde zur Wirkungsbestimmung keine Rating-Skala verwendet sondern es wurden Pfeile in die Matrix eingetragen, welche die Beeinflussungsrichtung darstellen (einseitige Beeinflussung, sowie gegenseitige Beeinf-lussung). Diese Modifizierung wurde gewählt, da einerseits die Matrix nicht symmetrisch ist und andererseits, wie zuvor erwähnt, das Rechnen mit ordinal skalierten Daten als kritisch einzustufen ist. (Bortz, 2005)
Die Bestimmung der Beeinflussungsrichtung zwischen Planungskriterien und Wirkungspa-rametern wurde in den jeweiligen Partnerinstituten in Diskussionen und Expertengesprächen durchgeführt. Die Aufteilung der Einflussbewertung in mehrere Gruppen hat den Sinn, eine zu schnelle Einigung zu vermeiden und die divergierenden Auffassungen zu hinterfragen.
Weiters können dadurch Bewertungsfehler und missverständliche Definitionen aufgedeckt und überarbeitet werden (Vester, 2007).
Die einzelnen Matrizen der Partnerinstitute wurden in einem Projekttreffen abgeglichen und infolgedessen auch Probleme und Schwierigkeiten diskutiert. Zuerst wurden Planungskrite-rien, die nicht direkt beeinflusst werden können bzw. als Instrumente und Vorgaben anstatt Kriterien zu verstehen sind (beispielsweise Bautechnikstandards, Formung von Raumans-prüchen, Stoffstrommanagement), gestrichen. Die übrigen Kriterien wurden in einer Diskus-sion neu gruppiert und folgenden Clustern zugeordnet: (De-)Zentralität, Erreichbarkeit,
Dich-te, Flächenverbrauch, Standort, regionales Ressourcenpotenzial, Standort der Energiever-sorgungsanlagen, Technologische Optionen und Energieverbrauch. Die asymmetrische Mat-rix wurde durch die detaillierte Überarbeitung und Gruppierung symmetrisch. Die Wirkungs-parameter wurden in die Zeilenstruktur verschoben und den zuvor beschriebenen Clustern zugeordnet. Nach Vester (2007) ergibt sich durch die zuvor durchgeführte Überprüfung des Variablen- bzw. Kriteriensatzes der Matrix auch die Systemabgrenzung. Einflussfaktoren die Teil des Systems sind lassen sich von Randbedingungen und unbedeutenden Wechselwir-kungen abtrennen. Randbedingungen stellen keine Kriterien dar und sind somit keine Ele-mente des Systems, jedoch beeinflussen sie das System. Die Randbedingungen sind den Elementen übergeordnet und stehen außerhalb des Systems (Vester, 2007). Neben den Rechtsmaterien wurde das Akteursverhalten, welches sich aus Verkehrsmittelwahl und Kon-sumentenpräferenzen bestimmt, als Randbedingung festgelegt.
Die erreichte symmetrische Form der Matrix ist konform mit der Vernetzungsmatrix von Ves-ter und löst somit das Problem nach der adäquaten Auswertungsmethode. Das Problem der ordinal skalierten Zahlen bleibt bestehen und aufgrund dessen wurde nur bestimmt, ob eine Beeinflussung gegeben ist oder nicht (0 – kein Einfluss, 1 – Einfluss), die Stärke des Einflus-ses wurde nicht berücksichtigt. Die finale zu füllende Matrix bestand aus 34 Zeilen und Spal-ten (dies entspricht insgesamt 1156 Zellen). Da sich die Variablen selber nicht beeinflussen können, bleiben diese Felder (Diagonale der Matrix) leer (vgl. Abbildung 4).